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FISICA PREUNIVERSITARIA PREGUNTAS RESUELTAS DE MOVIMIENTO ONDULATORIO PDF

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EJERCICIOS DE LA SEMANA Nº 17
1. (*) En relación al movimiento ondulatorio, indicar la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:
I. La longitud de onda, la frecuencia y la amplitud son variables independientes entre si.
II. La velocidad de la onda depende de la amplitud.
III. La frecuencia de la onda depende de las propiedades del medio.
A) FFV B) VFF C) FVV D) FFF E) VFV
Solución:
I) V II) F III) F
Clave: B
2. (*) Una boya flotando en el mar tarda 2 s en moverse desde el punto más alto al más bajo de la ola. Si la distancia entre dos crestas consecutivas es 8 m, ¿con qué rapidez viajan las olas? A) 1 m/s B) 2 m/s C) 3 m/s D) 4 m/s E) 5 m/s
10 cm
Solución:
Periodo: T = 2(2) = 4 s
Rapidez:
8
v 2 m/ s
T 4

  
Clave: B
3. (*) Se generan ondas circulares periódicas en la superficie del agua cada 0,1 s. Si la
diferencia de los radios entre la primera y sexta cresta es 10 cm, como se indica en
la figura, determine la rapidez de las ondas circulares
A) 10 cm/s
B) 20 cm/s
C) 30 cm/s
D) 40 cm/s
E) 50 cm/s
Solución:
Periodo: T = 2(2) = 4 s
Rapidez:
8
v 2 m/ s
T 4

  
Clave: B
4. (*) Un automóvil emite un sonido con una potencia de 64 x 10–8 W. ¿A qué
distancia mínima debe encontrarse una persona para que no perciba el sonido?
(I0 = 10–12 W/m2)
A) 400 m B) 600 m C) 100 m D) 1000 m E) 800 m
Solución:
Para que la persona no perciba el sonido:
0 2
P
I I
4 r
 

8
2 4
12
0
P 64 x10
r 16×10
4 I 4 (10 )



  
 
r = 400 m
Clave: A
5. (*) Una fuente sonora puntual emite ondas sonoras en todas direcciones. Determine
su intensidad a la distancia de 5 m de la fuente, si el nivel de intensidad es 50 dB.
(I0 = 10–12 W/m2)
A) 10–7 W/m2 B) 10–6 W/m2 C) 2 x 10–7 W/m2
D) 3 x 10–7 W/m2 E) 4 x 10–7 W/m2
Solución:
Por dato:
0
I
10log 50
I
  
5
0
I
10
I
 → 7 I 10  W/m2
Clave: A
6. (*) Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones
I. La reflexión es el cambio de dirección de una onda cuando llega a la frontera
entre dos medios y retorna al primer medio.
II. La refracción es el cambio de dirección de una onda cuando pasa de un medio
a otro.
III. Si las velocidades de una onda en dos medios son iguales, entonces la onda se
refracta.
A) VVV B) FVF C) VVF D) FVV E) VFV
Solución:
I) V II) V III) F
Clave: C
7. (*) Si la longitud de onda de los rayos X es 10  y de las ondas de radio es
100 m, ¿cuántas veces mayor es la frecuencia de los rayos X que la frecuencia de
las ondas de radio? (1  = 10 – 10 m)
A) 1011 B) 102 C) 103 D) 108 E) 1020
Solución:
2
X X R 11
10
R X
R
c
f 10
10
f c 10×10
 
   


Clave: A
8. Los puntos A y B de una onda armónica periódica están separados por media
longitud de onda, como se indica en la figura. Señalar la verdad (V) o falsedad (F) de
las siguientes proposiciones:
I) A oscila con la mitad de la frecuencia con la
que B lo hace.
II) A y B se mueven en direcciones opuestas.
III) A y B están separados entre si, medio
periodo.
A) FVV B) VVV C) VVF D) VFV E) FFF
Solución:
I) F II) V III) V
Clave: A
9. Utilizando las gráficas mostradas, determinar la rapidez del movimiento ondulatorio.
A) 0,25 m/s B) 0,12 m/s C) 0,3 m/s
D) 0,15 m/s E) 0,75 m/s
Solución:
De la gráfica izquierda:
3
9
4
  →  12cm
De la gráfica derecha:
T 10,2  0,8s
Rapidez:
12
v 15cm/ s 0,15m/ s
T 0,8

   
Clave: D
10. La figura simula una onda luminosa penetrando en un protón de diámetro
D = 15 x 10–16 m. Calcule el tiempo que tarda la luz en recorrer la cienmillonésima
parte del diámetro del protón. (c = 3 x 108 m/s).
A) 1 x 10–32 s
B) 2 x 10–32 s
C) 3 x 10–32 s
D) 4 x 10–32 s
E) 5 x 10–32 s
Solución:
Distancia:
16
24
6 8
D 15×10
d 5×10 m
100×10 10

   
Tiempo:
24
32
8
d 15×10
t 5×10 s
c 3×10

   
Clave: E
11. Una persona se encuentra a la distancia de 4 m de una pared y grita de modo que el
sonido incide en la pared con una intensidad de 12,5 x 10–5 W/m2. Considerando que
la pared absorbe el 20% de la energía incidente y refleja el resto, ¿cuál es el nivel de
intensidad del sonido inmediatamente después de ser reflejado?
(I0 = 10–12 W/m2)
A) 20 dB B) 40 dB C) 60 dB
D) 80 dB E) 100 dB
Solución:
Si I1 = 12,5 W/m2:
2 2 5 3
1 P 4 r I 4 (4) (12,5×10 ) 8 x10 W        
Por dato:
5 4 2
2 1
80 4
I I (12,5×10 ) 10 W /m
100 5
    
Nivel de intensidad:
4
2 8
12
0
I 10
10log 10log 10log10 80dB
I 10


    
Clave: D
12. Una bombarda explota en la posición que se indica en la figura. ¿Cuáles son las
intensidades del sonido que perciben tres observadores situados en las posiciones
B, C y D, respectivamente, con respecto a la intensidad que percibe un observador
situado en la posición A?
A) 1/10, 1/8, 1/20
B) 1/16, 1/9, 1/25
C) 1/6, 1/9, 1/5
D) 1/12, 1/7, 1/28
E) 1/9, 1/25, 1/16
100 m
300 m
400 m
A
C D
B
Solución:
Intensidades relativas:
2 2
B A
A B
I r 100 1
I r 400 16
   
      
   
2 2
C A
A C
I r 100 1
I r 300 9
   
      
   
2 2
D A
A D
I r 100 1
I r 500 25
   
      
   
Clave: B
13. Una abeja volando produce un zumbido, apenas audible (0 dB), para una persona
situada a 5 m de distancia. ¿Cuántas abejas situadas a la misma distancia
podrán producir un sonido cuyo nivel de intensidad sea de 40 dB?
(I0 = 10–12 W/m2)
A) 103 B) 104 C) 105 D) 106 E) 107
Solución:
0
0
NI
10log 40
I
 
    
 
→ 4 N  10
Clave: B
14. Una persona situada a 6 m de una fuente sonora puntual mide un nivel de intensidad
de 70 dB. ¿A qué distancia deberá situarse para medir un nivel de intensidad
de 50 dB? (I0 = 10–12 W/m2)
A) 50 m B) 30 m C) 40 m D) 60 m E) 80 m
Solución:
1
1
0
I
10log 70
I
 
    
 
→ 1 7
0
I
10
I
 → 7
1 0 I  10 I
2
2
0
I
10log 50
I
 
    
 
→ 2 5
0
I
10
I
 → 5
2 0 I  10 I
2
1 2
2
2 1
I r
I r
 → 2 1 2
2 1
2
I
r r
I
 
  
 
 
7
2 2
2 5
10
r 6
10
 
    
 
→ 2 r  60 m
Clave: D
15. Tres fuentes sonoras puntuales idénticas están distribuidas en los vértices de un
triángulo equilátero de lado L = 50 3 m, como muestra la figura. Si las fuentes
emiten sonidos simultáneamente con igual potencia P = 100/3 W, calcular el nivel
de intensidad sonora en el punto G (baricentro). S(I0 = 10–12 W/m2)
A) 100 dB
B) 80 dB
C) 120 dB
D) 10 dB
E) 50 dB
Solución:
 
   
  
G 2
P
I 3I 3
4 r
;
2 L 3 L 3 L
r
3 2 3 3
  
   

 
  
  
 
  
 
2 2
G 2 2
100 / 3 25
I 3 10 W/m
4 L / 3 50
Nivel de intensidad:


 
     
 
2
10
G 12
10
10log 10log10 100dB
10
Clave: A
16. La figura muestra dos espejos planos paralelos y frontales. ¿Con qué ángulo
deberá incidir un rayo de luz en el extremo A para que alcance el extremo B?
A) 30°
B) 60°
C) 45°
D) 37°
E) 53°
Solución:
De la figura y de la ley de reflexión:
36 3
tan
48 4
   → Θ = 37°
Clave: D
17. En la figura, una moneda está en el fondo de una piscina. ¿Con qué ángulo  debe
dirigirse un rayo de luz para que ilumine la moneda? (nagua = 4/3 , naire = 1)
A) 53°
B) 60°
C) 45°
D) 37°
E) 30°
Solución:
De la figura y de la ley de refracción:
2
0,9 3
tan
1,2 4
   → 2  37
2
2
1
n 4 3 4
sen sen
n 3 5 5
     →   53
Clave: A